The Sound of Dolphin
A
Each and every dolphin has a different sound just like you and me, a sound that other dolphins recognize as a particular individual. Even a new baby dolphin, (calf), can detect its mother's whistle within the pod soon after birth. Utilizing their blowholes, air sacks and valves, dolphins can emit a very wide variety of sounds. In fact, the frequency levels range 10 times beyond what humans can hear.
B
This system is called 'Echolocation', or 'Sonar', just like what a submarine uses to navigate while underwater. Yet the dolphins sonar is much more advanced than human technology and can pinpoint exact information about its surroundings ranging from size, distance and even the nature of the object.
C
Millions of years ago, toothed whales developed echolocation, a sensory faculty that enabled them to survive in often murky and dark aquatic environments. It is a process in which an organism probes its environment by emitting sounds and listening to echoes as the sounds bounce off objects in the environment. With sound traveling better in water than electromagnetic, thermal, chemical, or light signals, it was advantageous for dolphins to evolve echolocation, a capability in which acoustic energy is used, in a sense, to see underwater. Synonymous with the term 'sonar' (sound navigation and ranging) and used interchangeably, dolphin echolocation is considered to be the most advanced sonar capability, unrivaled by any sonar system on Earth, man-made or natural.
D
Dolphins identify themselves with signature whistles. However, scientists have found no evidence of a dolphin language. For example, a mother dolphin may whistle to her calf almost continually for several days after giving birth. This acoustic imprinting helps the calf learn to identify its mother. Besides whistles, dolphins produce clicks and sounds that resemble moans, trills, grunts and squeaks. They make these sounds at any time and at considerable depths. Sounds vary in volume, wavelength, frequency and pattern. Dolphins produce sounds ranging from 0.25 to 150kHz. The lower frequency vocalizations (0.25 to 50 kHz) are likely used in social communication. Higher frequency clicks (40 to 150 kHz) are primarily used in echolocation. Dolphins rely heavily on sound production and reception to navigate, communicate, and hunt in dark or murky waters. Under these conditions, sight is of little use. Dolphins can produce clicks and whistles at the same time.
E
As with all toothed whales, a dolphin's larynx does not possess vocal cords, but researchers have theorized that at least some sound production originates from the larynx. Early studies suggested that "whistles" were generated in the larynx while 'clicks' were produced in the nasal sac region. Technological advances in bio-acoustic research enable scientists to better explore the nasal region. Studies suggest that a tissue complex in the nasal region is most likely the site of all sound production. Movements of air in the trachea and nasal sacs probably produce sounds.
F
The process of echolocation begins when dolphins emit very short sonar pulses called clicks, which are typically less than 50-70 millionth of a second long. The clicks are emitted from the melon of the dolphin in a narrow beam. A special fat in the melon called lipid helps to focus the clicks into a beam. The echoes that are reflected off the object are then received by the lower jaws. They enter through certain parts of the lower jaw and are directed to ear bones by lipid fat channels. The characteristics of the echoes are then transmitted directly to the brain.
G
The short echolocation clicks used by dolphins can encode a considerable amount of information on an ensonified object — much more information than is possible from signals of longer duration that are emitted by manned sonar. Underwater sounds can penetrate objects, producing echoes from the portion of the object as well as from other surfaces within the object. This provides dolphins with a way to gain more information than if only a simple reflection occurred at the front of the object.
H
Dolphins are extremely mobile creatures and can therefore direct their sonar signals on an object from many different orientations, with slightly different bits of information being returned at each orientation; and since the echolocation clicks are so brief and numerous, the multiple reflections from internal surfaces return to the animal as distinct entities and are used by the dolphin to distinguish between different types of objects. Since they possess extremely good auditory-spatial memory, it seems that they are able to 'remember' all the important information received from the echoes taken from different positions and orientations as they navigate and scan their environment. Dolphins' extremely high mobility and good auditory spatial memory are capabilities that enhance their use of echolocation. With much of the dolphin's large brain (which is slightly larger than the human brain) devoted to acoustic signal processing, we can better understand the evolutionary importance of this extraordinary sensory faculty. Yet no one feature in the process of echolocation is more important than the other. Dolphin sonar must be considered as a complete system, well adapted to the dolphin's overall objective finding prey, avoiding predators, and avoiding dangerous environments.
I
This ideal evolutionary adaptation has contributed to the success of cetacean hunting and feeding and their survival as a species overall. As a result, dolphins are especially good in finding and identifying prey in shallow and noisy coastal waters containing rocks and other objects. By using their sonar ability, dolphins are able to detect and recognize prey that have burrowed up to 1 1/2 feet into sandy ocean or river bottoms — a talent that has stirred the imagination (and envy) of designers of manmade sonar.
J
Researchers, documenting the behavior of Atlantic dolphins foraging for buried prey along the banks of Grand Bahama Island, have found that these dolphins, while swimming close to the bottom searching for prey, typically move their heads in a scanning motion, either swinging their snout back and forth or moving their heads in a circular motion as they emit sonar sounds. They have been observed digging as deep as 18 inches into the sand to secure a prey. Such a capability is unparalleled in the annals of human sonar development.
Do the following statements agree with the information given in Reading Passage 1?
In boxes 1-5 on your answer sheet, write
TRUE if the statement is true
FALSE if the statement is false
NOT GIVEN if the information is not given in the passage
1 Every single dolphin is labeled by a specific sound.
2 The system a dolphin uses as the detector could give a whole picture of the observed objects.
3 Echolocation is a specific system evolving only for animals living in an dim environment.
4 The sounds are made only in the area related to the nose.
5 When producing various forms of sounds, dolphins have the asynchronism as one characteristic.
Choose the correct letter, A, B, C or D.
Write your answers in boxes 6-8 on your answer sheet.
6 What feature do the sounds emitted by dolphins deep in the water possess?
A diverging
B tri-dimensional
C piercing
D striking
7 Which makes the difference between the dolphins and man when it comes to the treating of vocal messages?
A an acute sense of smell
B a bigger brain
C a flexible positioning system
D a unique organ
8 Which is the undefeatable characteristic of the sonar system owned by dolphins compared with the one humans have?
A making more accurate analysis
B hiding the hunted animals
C having the wider range in frequencies
D comprising more components
Summary
Complete the following summary of the paragraphs of Reading Passage, using NO MORE THAN THREE WORDS from the passage for each answer. Write your answers in boxes 9-13 on your answer sheet.
Whether 9 ________ exists or not has not been confirmed yet 10 ________ is the bond between the baby dolphin and its mother. What's more, 11________ which are like different sounds made by humans are also used by dolphins . The sounds are made at certain level of depth within a specific scope from a lower frequency aimed at communicating to a higher one to echolocate. Sounds are vital to dolphins living in deep waters while 12________ is not that imperative.
Similar to all toothed whales, vocal cords do not exist in 13________ , but it produce some sound. The tissue in the nasal area has perhaps much to do with the sound production.
1 TRUE
2 NG
3 NOT GIVEN
4 FALSE
5 FALSE 6-8 CBB
9 a dolphin language
10 Whistle/The signature whistle
11 clicks and sounds
12 sight
13 a dolphin’s larynx
Giống như con người, mỗi con cá heo đều có âm thanh riêng biệt, âm thanh này giúp những con cá heo khác nhận dạng cá thể cụ thể. Ngay cả cá heo con (cá heo mới sinh) cũng có thể nhận ra tiếng huýt của mẹ mình trong đàn ngay sau khi chào đời. Sử dụng lỗ phun khí, túi khí và van, cá heo có thể phát ra vô vàn âm thanh khác nhau. Trên thực tế, tần suất âm thanh của chúng cao gấp 10 lần so với những gì con người có thể nghe được.
Hệ thống này được gọi là "Định vị bằng tiếng vang" (Echolocation) hoặc "Sonar", giống như thiết bị mà tàu ngầm sử dụng để định vị dưới nước. Tuy nhiên, sonar của cá heo tiên tiến hơn nhiều so với công nghệ của con người và có thể xác định chính xác thông tin về môi trường xung quanh, bao gồm kích thước, khoảng cách và thậm chí cả bản chất của vật thể.
Cách đây hàng triệu năm, cá voi răng đã phát triển định vị bằng tiếng vang, một giác quan giúp chúng tồn tại trong môi trường nước thường xuyên tối tăm và mù mịt. Đây là quá trình mà một sinh vật thăm dò môi trường của nó bằng cách phát ra âm thanh và lắng nghe tiếng vang dội lại khi âm thanh đó chạm vào các vật thể trong môi trường. Vì âm thanh truyền tốt hơn trong nước so với tín hiệu điện từ, nhiệt, hóa học hoặc ánh sáng, nên việc phát triển định vị bằng tiếng vang là một lợi thế cho cá heo. Khả năng này sử dụng năng lượng âm thanh để "nhìn" dưới nước. Định vị bằng tiếng vang của cá heo được coi là khả năng sonar tiên tiến nhất, không hệ thống sonar nào trên Trái đất, dù do con người tạo ra hay tự nhiên, có thể sánh được.
Cá heo sử dụng những tiếng huýt đặc trưng để nhận dạng lẫn nhau. Tuy nhiên, các nhà khoa học chưa tìm thấy bằng chứng về một ngôn ngữ của loài cá heo. Ví dụ, một con cá heo mẹ có thể huýt gọi con của mình gần như liên tục trong vài ngày sau khi sinh. Dấu ấn âm thanh này giúp cá heo con học cách nhận biết mẹ của nó. Bên cạnh tiếng huýt, cá heo còn tạo ra các tiếng kích và âm thanh giống như tiếng rên rỉ, rung, gầm gừ và chít chít. Chúng tạo ra những âm thanh này bất cứ lúc nào và ở độ sâu đáng kể. Âm thanh thay đổi về âm lượng, bước sóng, tần số và kiểu mẫu. Cá heo tạo ra âm thanh trong khoảng từ 0,25 đến 150kHz. Âm thanh tần số thấp (từ 0,25 đến 50 kHz) có khả năng được sử dụng trong giao tiếp xã hội. Các tiếng kích tần số cao hơn (từ 40 đến 150 kHz) chủ yếu được sử dụng trong định vị bằng tiếng vang. Cá heo phụ thuộc rất nhiều vào việc tạo ra và tiếp nhận âm thanh để di chuyển, giao tiếp và săn mồi trong vùng nước tối hoặc nước đục. Trong những điều kiện này, thị giác gần như vô dụng. Cá heo có thể tạo ra tiếng kích và tiếng huýt cùng một lúc.
Giống như tất cả các loài cá voi răng, thanh quản của cá heo không có dây thanh, nhưng các nhà nghiên cứu cho rằng ít nhất một phần của việc tạo ra âm thanh bắt nguồn từ thanh quản. Các nghiên cứu ban đầu cho thấy "tiếng huýt" được tạo ra ở thanh quản trong khi "tiếng kích" được tạo ra ở vùng túi mũi. Những tiến bộ công nghệ trong nghiên cứu âm học sinh học cho phép các nhà khoa học khám phá vùng mũi tốt hơn. Các nghiên cứu cho thấy một phức hợp mô trong vùng mũi có khả năng là nơi sản xuất tất cả các âm thanh. Sự di chuyển của không khí trong khí quản và túi mũi có thể tạo ra âm thanh.
Quá trình định vị bằng tiếng vang bắt đầu khi cá heo phát ra các xung sonar rất ngắn gọi là tiếng kích, thường kéo dài dưới 50-70 triệu giây. Các tiếng kích được phát ra từ phần dưa hấu của cá heo theo một chùm tia hẹp. Một loại chất béo đặc biệt trong dưa hấu được gọi là lipid giúp tập trung các tiếng kích thành một chùm tia. Tiếng vang dội lại từ vật thể sau đó được nhận bởi hàm dưới. Chúng đi vào qua các phần nhất định của hàm dưới và được dẫn đến xương tai bởi các ống mỡ lipid. Các đặc điểm của tiếng vang sau đó được truyền trực tiếp đến não.
Những tiếng kích định vị bằng tiếng vang ngắn được cá heo sử dụng có thể mã hóa một lượng thông tin đáng kể về vật thể được dò tìm - nhiều thông tin hơn so với các tín hiệu có thời gian dài hơn do sonar do con người tạo ra phát ra. Âm thanh dưới nước có thể xuyên qua các vật thể, tạo ra tiếng vang từ một phần của vật thể cũng như từ các bề mặt khác bên trong vật thể. Điều này cung cấp cho cá heo một cách để có được nhiều thông tin hơn so với việc chỉ xảy ra phản xạ đơn giản ở mặt trước của vật thể.
Cá heo là những sinh vật cực kỳ linh hoạt và do đó có thể hướng tín hiệu sonar của chúng vào một vật thể từ nhiều hướng khác nhau, với từng hướng sẽ trả về những thông tin hơi khác nhau. Vì tiếng kích định vị bằng tiếng vang rất ngắn và nhiều, nên các phản xạ nhiều lần từ các bề mặt bên trong sẽ quay trở lại cá heo như những thực thể riêng biệt và được chúng sử dụng để phân biệt giữa các loại vật thể khác nhau. Do sở hữu trí nhớ không gian thính giác cực tốt, dường như chúng có thể "ghi nhớ" tất cả thông tin quan trọng nhận được từ tiếng vang lấy từ các vị trí và hướng khác nhau khi chúng di chuyển và quét môi trường của mình. Khả năng di chuyển cực kỳ linh hoạt và trí nhớ không gian thính giác tốt của cá heo là những khả năng nâng cao việc sử dụng định vị bằng tiếng vang của chúng. Với phần lớn não bộ khổng lồ của cá heo (có kích thước hơi lớn hơn não người) được dành cho việc xử lý tín hiệu âm thanh, chúng ta có thể hiểu rõ hơn tầm quan trọng của quá trình tiến hóa đối với giác quan phi thường này. Tuy nhiên, không có tính năng nào trong quá trình định vị bằng tiếng vang là quan trọng hơn tính năng khác. Sonar của cá heo phải được coi là một hệ thống hoàn chỉnh, thích ứng tốt với mục tiêu tổng thể của cá heo - tìm kiếm con mồi, tránh kẻ thù và tránh môi trường nguy hiểm.
Sự thích nghi tiến hóa lý tưởng này đã góp phần vào thành công của việc săn mồi và kiếm ăn của cetacean nói chung và sự tồn tại của chúng như một loài nói riêng. Do đó, cá heo đặc biệt giỏi trong việc tìm kiếm và xác định con mồi ở vùng nước ven biển nông có chứa đá và các vật thể khác. Bằng cách sử dụng khả năng sonar của mình, cá heo có thể phát hiện và nhận dạng con mồi đào sâu tới 45 cm dưới đáy biển cát hoặc sông - một tài năng đã khơi gợi trí tưởng tượng (và cả sự ganh tỵ) của các nhà thiết kế sonar nhân tạo.
Các nhà nghiên cứu, ghi nhận hành vi của cá heo Đại Tây Dương kiếm ăn ở những con mồi bị chôn vùi dọc theo bờ biển Grand Bahama, đã phát hiện ra rằng những con cá heo này, trong khi bơi gần đáy để tìm kiếm con mồi, thường di chuyển đầu theo chuyển động quét, vung mõm qua lại hoặc di chuyển đầu theo chuyển động tròn khi chúng phát ra âm thanh sonar. Chúng được quan sát thấy đào sâu tới 45 cm vào cát để bắt mồi. Khả năng như vậy là vô song trong lịch sử phát triển sonar của con người.
